浙江
人类对宇宙的看法可能存在天然偏见。
地球所在的空间物质密度较宇宙平均物质密度低20%。
Moritz Haslbauer / Zarija Lukic
7月9日，以英国朴茨茅斯大学Indranil Banik为首的一批天文学家在英国皇家天文学会2025年会上称，地球及其所在的银河系可能被困在了一个巨大的宇宙空洞中，我们对宇宙的看法可能存在天然“偏见”。
这一新颖的见解，源自对宇宙大爆炸“回声”的研究。数据显示，我们所在的星系，也就是银河系周边约20亿光年内的空间物质密度要比宇宙平均物质密度低大约20%。
如果这一研究成果最终被证明可靠，那么天文学家不但可以对我们宇宙的年龄有一个更确定的认识，还可以解决当下宇宙学所面临的一个棘手问题——为何距离我们遥远的宇宙膨胀速度，会比距离我们较近的宇宙膨胀速度低很多？该研究最终可能还会推动当前的宇宙学模型作出重大变革。
近几十年来，宇宙学家的头顶盘旋着又一朵“乌云”——观测结果显示，宇宙各部分的膨胀速度不一样。
想要测出宇宙的膨胀速度，两种方法是人们用得最多的。其一是测量宇宙大爆炸的余晖——也就是“宇宙微波背景辐射”中的细微波动。使用这种方法天文学家得到的宇宙膨胀速度值大约是每百万秒差距每秒67千米（67km/s/Mpc）。这是最接近宇宙学标准模型预言的一个结果。
但是第二种方法，即通过观测造父变星的搏动，对距离我们较近宇宙膨胀速度的测量结果却显示，宇宙的膨胀速度是每百万秒差距每秒73.2千米（73.2km/s/Mpc）。
两者的差异看上去不太大，但第二个结果实际上已经与宇宙学标准模型的预言相矛盾。为了解决这个“危机”，天文学家想尽办法修改模型，甚至于要把“暗能量”和“暗物质”剔除掉，但是效果却始终不好。
参与此次研究的天文学家认为，发生这种异常，可能只与一个原因有关，即我们在宇宙中所在的位置有其特殊性。
研究人员称，差异的产生，可能是因为我们以及我们的星系被困在一个巨大的宇宙空洞中。
所谓宇宙空洞是指宇宙中物质密度相对较低的区域。在宇宙空洞中，空洞边缘物质产生的引力会把空洞内部的物质向密度较高的空洞外部方向拉动，从而使得空洞内部物质密度越来越低。这会导致我们测得的距离我们相对较近的空洞内部空间膨胀速度，高于距离我们相对遥远的空洞外部空间膨胀速度。
我们被困在一个宇宙空洞中的概念最初在上世纪90年代就已经出现。那时的天文学家发现，我们所在的所谓“本地”宇宙空间中，星系的数量比周边宇宙空间少。后续的观测也支持银河系可能位于一个本地空洞中心的观点。但是部分天文学家也提出了相反意见，认为虽然本地空间物质密度似乎没有那么高，但是那里可能存在大量不发光天体。
此次研究人员则收集了20年的本地空间“重子声学振荡（baryon acoustic oscillations）”数据。“重子声学振荡”是一种由宇宙大爆炸产生的压力波。它产生后会在空间中被“冻结”，然后随宇宙的膨胀不断扩展，最终塑造出我们今天所见的星系分布格局。
“重子声学振荡”产生后仅传播了很短的时间，在中性原子形成、宇宙冷却到一定程度后，它们就被永久定格了。通过测量这些波在“宇宙微波背景辐射”中的角直径，我们可以探知宇宙膨胀的历史。
测量结果表明，我们生活在一个低密度宇宙空洞里的概率，要比生活在一个中等密度宇宙空间里的概率高100倍。
该研究可以带来很多启示——不仅有对宇宙本质的认识，还有对我们自身在宇宙中地位的认识。现代天文学一贯都假定我们看宇宙的视角是无偏差的。但是假如我们真的生活在一个空洞里，那么基于我们所在位置的特殊性，实际上我们是很难做到这一点的。
针对“宇宙微波背景辐射”的“重子声学振荡”分析结果认为，地球可能被困在了一个宇宙空洞中。
Gabriela Secara / Perimeter Institute
参考 Is Earth inside a huge void? 'Sound of Big Bang' hints so https://ras.ac.uk/news-and-press/research-highlights/earth-inside-huge-void-sound-big-bang-hints-so
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